PCB tradicionālās četru slāņu kraušanas trūkumi

Ja starpslāņa kapacitāte nav pietiekami liela, elektriskais lauks tiks sadalīts pa relatīvi lielu plates laukumu, tāpēc starpslāņa pretestība samazināsies un atgriezes strāva varēs atgriezties uz augšējo slāni. Šajā gadījumā šī signāla radītais lauks var traucēt tuvumā esošā mainīgā slāņa signāla lauku. Tas nepavisam nav tas, ko mēs cerējām. Diemžēl uz 4 slāņu plates ar 0,062 collu biezumu slāņi atrodas tālu viens no otra, un starpslāņa kapacitāte ir maza.
Kad elektroinstalācija mainās no 1. slāņa uz 4. slāni vai otrādi, šī problēma parādīsies attēlā.
ziņas13
Diagrammā redzams, ka, signālam pārvietojoties no 1. slāņa uz 4. slāni (sarkanā līnija), arī atgriešanās strāvai ir jāmaina plakne (zilā līnija). Ja signāla frekvence ir pietiekami augsta un plaknes atrodas tuvu viena otrai, atgriešanās strāva var plūst caur starpslāņa kapacitāti, kas pastāv starp zemes slāni un jaudas slāni. Tomēr, tā kā atgriešanās strāvai nav tieša vadoša savienojuma, atgriešanās ceļš tiek pārtraukts, un mēs varam uzskatīt šo pārtraukumu par impedanci starp plaknēm, kā parādīts zemāk esošajā attēlā.
ziņas14
Ja starpslāņa kapacitāte nav pietiekami liela, elektriskais lauks tiks sadalīts pa relatīvi lielu plates laukumu, tāpēc starpslāņa pretestība samazināsies un atgriezes strāva varēs plūst atpakaļ uz augšējo slāni. Šajā gadījumā šī signāla radītais lauks var traucēt tuvumā esošā mainīgā slāņa signāla lauku. Tas nepavisam neatbilst tam, ko mēs cerējām. Diemžēl uz 4 slāņu plates ar 0,062 collām slāņi atrodas tālu viens no otra (vismaz 0,020 collas), un starpslāņa kapacitāte ir maza. Tā rezultātā rodas iepriekš aprakstītie elektriskā lauka traucējumi. Tas, iespējams, neradīs signāla integritātes problēmas, bet noteikti radīs vairāk elektromagnētisko traucējumu. Tāpēc, izmantojot kaskādi, mēs izvairāmies no slāņu maiņas, īpaši augstfrekvences signāliem, piemēram, pulksteņiem.
Parasti pārejas atveres tuvumā tiek pievienots atvienošanas kondensators, lai samazinātu atgriešanās strāvas impedanci, kā parādīts attēlā zemāk. Tomēr šis atvienošanas kondensators nav efektīvs VHF signāliem tā zemās pašrezonanses frekvences dēļ. Maiņstrāvas signāliem ar frekvencēm, kas augstākas par 200–300 MHz, mēs nevaram paļauties uz atvienošanas kondensatoriem, lai izveidotu zemas pretestības atgriešanās ceļu. Tāpēc mums ir nepieciešams atvienošanas kondensators (frekvencēm zem 200–300 MHz) un relatīvi liels starpplates kondensators augstākām frekvencēm.
ziņas15
Šo problēmu var novērst, nemainot atslēgas signāla slāni. Tomēr četru slāņu plates mazā starpplates kapacitāte rada vēl vienu nopietnu problēmu: jaudas pārvadi. Pulksteņa digitālajām integrālajām mikroshēmām parasti ir nepieciešamas lielas pārejas barošanas strāvas. Samazinoties integrālās shēmas izejas pieauguma/krituma laikam, mums ir jāpiegādā enerģija ar lielāku ātrumu. Lai nodrošinātu lādiņa avotu, mēs parasti novietojam atvienošanas kondensatorus ļoti tuvu katrai loģiskajai integrālajai shēmai. Tomēr pastāv problēma: kad mēs pārsniedzam pašrezonējošās frekvences, atvienošanas kondensatori nevar efektīvi uzglabāt un pārnest enerģiju, jo šajās frekvencēs kondensators darbosies kā induktors.
Tā kā lielākajai daļai mūsdienu integrālo mikroshēmu (IC) ir ātrs pieauguma/krituma laiks (aptuveni 500 ps), mums ir nepieciešama papildu atvienošanas struktūra ar augstāku pašrezonanses frekvenci nekā atvienošanas kondensatoram. Shēmas plates starpslāņu kapacitāte var būt efektīva atvienošanas struktūra, ja vien slāņi atrodas pietiekami tuvu viens otram, lai nodrošinātu pietiekamu kapacitāti. Tāpēc papildus parasti izmantotajiem atvienošanas kondensatoriem mēs dodam priekšroku izmantot cieši izvietotus jaudas slāņus un zemes slāņus, lai nodrošinātu pārejas barošanu digitālajām IC.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka parastā shēmas plates ražošanas procesa dēļ mums parasti nav plānu izolatoru starp četrslāņu plates otro un trešo slāni. Četrslāņu plate ar plāniem izolatoriem starp otro un trešo slāni var maksāt daudz vairāk nekā parastā četrslāņu plate.